题目
62 R 2 2R2 3R 2 30.906[8.11] 金属铂为 A1型结构,立方晶胞参数 a 392.3pm , Pt 的相对原子质量为 195.0, 试求金属铂的密度及原子半径。
6
2 R
2
2R2 3R 2 3
0.906
[8.11] 金属铂为 A1型结构,立方晶胞参数 a 392.3pm , Pt 的相对原子质量为 195.0, 试求金属铂的密度及原子半径。
题目解答
答案
解:因为金属铂属于 A1 型结构,所以每个立方晶胞中有 4 个原子。因而其密度为:
D | 4M 4 195.0g mol 1
a N cm mol 3 10 3 23 1
392.3 10 6.022 10
A |
21.45g cm
解析
考查要点:本题主要考查金属晶体的晶胞结构、密度计算及原子半径与晶胞参数的关系。
解题思路:
- 确定晶胞结构:A1型结构即面心立方(fcc),每个晶胞含4个原子。
- 密度公式:利用公式 $\rho = \frac{Z \cdot M}{a^3 \cdot N_A}$,其中 $Z=4$,$M$ 为摩尔质量,$a$ 为晶胞参数,$N_A$ 为阿伏伽德罗常数。
- 原子半径计算:面心立方中,原子半径 $r = \frac{\sqrt{2}}{4}a$,由晶胞参数直接推导。
密度计算
- 单位转换:晶胞参数 $a = 392.3 \, \text{pm} = 392.3 \times 10^{-8} \, \text{cm}$。
- 代入公式:
$\rho = \frac{4 \cdot 195.0}{(392.3 \times 10^{-8})^3 \cdot 6.022 \times 10^{23}}$ - 计算过程:
- 分子:$4 \cdot 195.0 = 780 \, \text{g/mol}$
- 分母:$(392.3 \times 10^{-8})^3 = 6.026 \times 10^{-22} \, \text{cm}^3$,
$6.026 \times 10^{-22} \cdot 6.022 \times 10^{23} = 362.7 \, \text{cm}^3/\text{mol}$ - 密度:$\rho = \frac{780}{362.7} \approx 21.45 \, \text{g/cm}^3$
原子半径计算
- 公式应用:
$r = \frac{\sqrt{2}}{4}a = \frac{1.414}{4} \cdot 392.3 \, \text{pm}$ - 计算结果:
$r \approx 138.5 \, \text{pm}$